KR100863991B1 - 열감 기능성 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열감 기능성 조성물에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 캡사이신(capsaicin), 비이온성 계면활성제, 실리콘 수지, 키토산 분말 및 잔량의 정제수를 포함하여 이루어지는 것으로, 저장 안정성이 우수하고, 섬유, 직물 등에 안정적으로 고착되며, 인체에 무해하면서 체액 등의 수분과 결합하여 발열하는 효과를 기대할 수 있는 열감 기능성 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 다양한 섬유나 직물 등에 안정적으로 고착되고, 별도의 발열수단에 의하지 않고도 체액 중 미소량의 수분과도 반응하고 혈류속도를 자극하여 발열하는 새로운 개념의 조성물을 제공할 수 있으며, 효율적인 체온 유지가 가능하게 하여 난방을 위한 에너지 저감을 가능하게 하는 한편 극한의 환경에서도 장기간 체온을 유지할 수는 기능성 섬유나 직물 등의 생산이 가능하게 한 효과를 기대할 수 있다.

캡사이신, 발열, 열감, 섬유, 고착, 체온 유지

Description

열감 기능성 조성물{The exothermic functional composition}

본 발명은 캡사이신(capsaicin), 비이온성 계면활성제, 실리콘 수지, 키토산 분말 및 잔량의 정제수를 포함하여 이루어지는 열감 기능성 조성물에 관한 것이다.

캡사이신(capsaicin, 8- methyl-N-vanillyl-6-nonenamide, C₁₈H₂₇NO₃)은 다음 화학식 1로 표시되는 알칼로이드의 일종으로, 고추의 주요 매운맛 성분이며, 식용으로 많이 사용되고, 특히 항균활성, 항암활성, 항비만활성, 항동맥경화활성, 항통증작용 등의 다양한 생리활성을 나타내는 것으로 알려져 근래에서 생리활성 성분으로서의 용도가 개발되고 있다.

[화학식 1]

고추 매운맛 주성분인 캡사이신과 디하이드로캡사이신은 대장균 등의 세균의 생육을 억제하며 사카로미세스 세레비제(Saccharomyces cerevisae) 등의 효모나 곰팡이 증식을 억제한다. 이러한 캡사이신의 항균활성은 식품의 저장성을 향상시키는데 널리 활용된다.

한편, 캡사이신은 항비만 활성이 높은 것으로 확인되고 있는데, 흰쥐를 이용한 실험동물 모델계에서 캡사이신 투여는 흰쥐의 산소 소비량의 증가, 근육 글리코겐의 감소, 혈중 글루코오스의 상승, 혈중 유리지방산 농도 증가를 가져오며, 갈색지방 조직의 열 생산에 관여하는 언커플링 프로테인(uncoupling protein:UCP)의 발현을 증가시킨다. 캡사이신에 의해 증가된 부신 아드레날린이 갈색 지방의 베타아드레날린 수용체에 작용한 결과 언커플링 프로테인(UCP)이 유도되며 결과적으로 지방분해를 촉진하며 열 생산을 촉진하는 작용을 하므로 체지방 축적량 감소를 가져오게 된다.

실제로 사람에게 고추장을 투여한 실험을 통해 캡사이신의 지방산화 촉진효과가 보고되어 있고, 지방세포 모델계에서 고추추출물의 지방분해 촉진효과 및 동물모델을 이용한 캡사이신 또는 고추장의 체중 감소효과가 보고되어 있다.

상기와 같이, 현재까지 알려진 캡사이신의 다양하고 유익한 생리활성을 고려하여 캡사이신 및 관련 유도체는 의약품으로서 뿐만 아니라 기능성 식품소재나 식품 첨가물로서의 활용가치 위주로 연구되어 왔다.

한편, 한국실용신안출원 제20-2004-18777호는 캡사이신 등을 상변화물질과 함께 캡슐화하여 우레탄 수지에 적용한 후 코팅한 직물을 기재하고 있으며, 한국실용신안출원 제20-2003-27123호는 캡사이신 등을 우레탄 수지와 혼합하여 섬유에 코 팅하고 그 상부에 향료를 포함하는 단백질 캡슐을 우레탄 수지와 혼합하여 다시 코팅한 발열 헬스복을 기재하고 있다.

그러나, 상기한 기술들은 각각의 성분들에 대한 적정 사용량에 대한 구체성이 없고 추상적이며, 별도의 바인더로써 우레탄수지를 사용하여 2단계의 코팅 공정을 거처야 하므로 작업이 난해하고 시간이 많이 소비되므로 생산비용이 증가하고,우레탄 수지를 단독으로 사용하여 섬유의 부드러움성이 좋지 못하여 착용감이 나쁘고 통기성이 좋지 않은 등의 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 발열성분인 캡사이신을 계면활성제 및 실리콘 수지 등과 일정 범위의 함량으로 혼합사용함으로써, 이를 직물에 적용시 발열효과가 우수하게 나타나는 신개념의 열감 기능성 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 열감 기능성 조성물의 일례로서, 캡사이신(capsaicin) 3.0 내지 20 중량%, 비이온성 계면활성제 3.5 내지 25 중량%, 실리콘 수지 10 내지 30 중량%, 키토산 분말 3 내지 15 중량% 및 잔량의 정제수를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 열감 기능성 조성물을 각 성분별로 구체적으로 설명한다.

먼저, 캡사이신은 조성물 중 함량은 3.0 내지 20 중량% 범위이며, 바람직하기로는 5 내지 15 중량% 범위이다. 이때, 캡사이신 함량이 3.0 중량% 미만이면 발열 효과가 적고, 캡사이신 함량이 20 중량%를 초과하여 과다하게 포함되면 저장 중 안정성이 떨어지며 경제성 면의 문제점이 있다. 상기 캡사이신은 천연식물에서 분리된 추출물 상태로서 천연 캡사이신이나 인위적으로 합성된 캡사이신을 사용할 수 있는데, 효과적인 발열 효과를 위해서는 캡사이신의 함량이 항상 일정한 합성된 캡사이신을 사용하는 것이 좋다. 상기 캡사이신은 체액 중의 수분과 반응하여 발열하며, 피부와 접촉시 혈관의 확장효과를 일으켜 혈류량을 증가시킴으로써 체온을 상승시키는 효과를 나타낸다.

계면활성제는 조성물 중 유성(油性) 성분과 수성(水性) 성분이 유화되도록 매개하는 성분으로, 조성물 중 함량은 3.5 내지 25 중량% 범위이며, 바람직하기로는 4 내지 20 중량% 범위로 사용하는 것이 좋다. 이때 계면활성제의 함량이 3.5 중량% 미만으로 적으면 유성성분과 수성성분의 유화가 충분하지 않아 조성물의 안정성이 불안해지는 경향이 있고, 계면활성제의 함량이 25 중량%를 초과하여 과다하면 조성물의 안정성이 저하되는 문제점과 함께 특히 캡사이신의 활성이 저하되는 경향을 나타내게 되므로 이들의 함량 조절에 유의하는 것이 좋다.

상기한 계면활성제로는 섬유 가공용 조성물로서 적합한 계면활성제를 사용할 수 있는데, 특히 비이온성 계면활성제를 사용하는 것이 효과적이며, 비이온성 계면활성제 중에서도 특히 에테르형 계면활성제, 에스테르형 계면활성제 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다. 구체적으로 예를 들면 상기 비이온성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 알킬아릴에테르, 솔비탄 지방산 에스테르 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 특히 솔비탄지방산에스테르는 식품 첨가물로 사용이 허가된 물질로 인체에 무해하고 피부에 안전하여 더욱 적합하다.

실리콘 수지는 섬유에 적용시 섬유를 부드럽게 하는 역할을 수행하는 성분으로, 캡사이신이 섬유의 원단에 잘 고착되게 하고 내구성을 부여하는 바인더로서의 역할도 수행한다. 이러한 실리콘 수지의 조성물 중 함량은 10 내지 30 중량% 범위이고, 바람직하기로는 15 내지 20 중량% 범위를 사용하는 것이 좋다.

키토산 분말은 직물에 적용시 항균성, 방취성, 상처치유 및 보습성을 부여하는 역할을 수행한다. 키토산은 갑각류, 충류, 균류 등에서 얻을 수 있는 키틴을 탈아세틸화하여 제조된 것으로 D-글루콘산과 N-아세틸-D-글루콘산 등으로 이루어진 고분자로서, 본 발명에서는 키토산을 미세하게 분말화하여 사용한다. 키토산 분말은 수용성 키토산을 사용하는 것이 조성물의 안정성이나 용액으로서의 성상에 적합하다. 이러한 키토산 분말의 조성물 중 함량은 3 내지 15 중량% 범위이며, 바람직하기로는 5 내지 10 중량% 범위를 사용하면 좋다. 키토산 분말의 사용량이 3 중량% 미만으로 적으면 키토산 특유의 효과가 발현되지 않으며, 키토산 분말의 사용량이 15 중량%를 초과하여 과다하면 용액의 안정성이 저하되고 경제성 측면에서 바람직하지 않다. 즉, 상기한 본 발명의 열감 기능성 조성물은 갑각류 또는 균류에서 추출된 수용성 키틴, 수용성 키토산 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나를 포함하여 항균방취성을 부여할 수 있게 된다.

상기한 캡사이신, 계면활성제, 실리콘 수지 및 키토산 분말은 잔량의 정제수와 혼합하여 액상으로 형성되며, 이러한 본 발명의 섬유 가공용 열감 조성물은 상 온에서 1년 이상 보관시에도 고액분리 없이 안정성을 유지하는 것으로 나타났다.

상기한 본 발명의 열감 기능성 조성물은 갈색의 점조액으로, 비이온성이며, 약산성 내지 중성을 띤다.

상기한 본 발명의 열감 기능성 조성물을 섬유나 직물에 적용시, 천연사, 혼방사 및 화섬사 등의 다양한 섬유로 이루어진 전 섬유에 널리 적용될 수 있으며, 화섬사를 포함하여 이루어진 섬유에 바람직하게 적용될 수 있는데, 특히 나일론과 같은 아미드계 섬유나, 폴리에스테르계 섬유, 폴리우레탄계 섬유 등을 포함하는 혼방사나 화섬사로 이루어진 섬유에 적용될 경우 발열 특성이 더욱 우수하게 나타난다.

상기 열감 기능성 조성물은 섬유의 종류에 따라 적절히 가감하여 사용량을 조절할 수 있으며, 일반적으로 3 내지 10 중량% 농도로 희석하여 사용하면 무난하다.

본 발명의 열감 기능성 조성물은 직물에 적용할 경우, 직물 가공 중 침염공정과 패딩 공정에 적용될 수 있으며, 침염 공정시 pH 5.0 내지 6.0 조건, 40 내지 50 ℃ 온도 조건에서 20 내지 30 분간 처리하면 효과적이며, 패딩 공정시 pH 5.0 내지 6.0 조건에서 상온 범위에서 처리할 수 있다. 침염 공정이나 패딩 공정에 의하여 도입된 열감 기능성 조성물은 건조공정을 거치면서 가교효과를 나타내어 섬유나 직물에 더욱 단단히 고착된다.

상기 열감 기능성 조성물은 섬유나 직물에 도입된 후 체액과 반응하여 발열되는데, 이때, 발열되는 열량은 인체의 피부 온도를 0.6 내지 2 ℃ 범위로 향상시 키는 것으로 나타나고, 의류 등으로 착용하는 동안 발열온도가 지속된다. 또한, 섬유나 직물에 적용될 경우에는 내구성이 우수하여 30 회의 세탁으로도 발열성이 유지되는 특징을 나타낸다.

상기한 바와 같이 본 발명의 열감 기능성 조성물은, 다양한 섬유나 직물에 안정적으로 고착되고, 열감 기능성 조성물이 도입된 각종 의류 제품의 착용시 체액 중 수분과 반응하여 발열하므로 효율적인 체온 유지가 가능하게 하여 난방을 위한 에너지 저감을 가능하게 하는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명의 열감 기능성 조성물은 이를 고착시킨 직물로 제조된 의류를 착용시 별도의 발열수단에 의하지 않고도 체액 중 미세 수분과 반응하여 발열하므로 극한의 환경에서도 장기간 체온을 유지할 수 있는 열감 기능성 섬유 및 직물 등의 생산이 가능하게 한 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명의 열감 기능성 조성물은 섬유, 직물 등으로 제조되는 제품에는 다양하게 적용될 수 있으며, 그 외 조성물이 고착가능한 제반 제품에 적용 가능할 것으로 기대된다.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의하여 구체적으로 설명하겠는바, 다음 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 열감 기능성 조성물의 제조

캡사이신 10 중량% 및 솔비탄지방산에스테르 7.5 중량%를 호모믹서가 장착된 유화기에 투입하고 1,500 내지 2,000 rpm의 속도로 30 분 동안 고속 교반하여 잘 혼합한 다음 섬유 및 직물용 실리콘수지 유화물((주)오린지 제조, 실리콘수지 고형분 50 %) 20 중량%를 유화기의 액을 교반하면서 30분에 걸쳐서 소량씩 첨가하고 60 분 동안 1,500 내 2,000 rpm의 속도로 1차 유화를 시켰다. 이어서 정제수 32.5 중량%를 60분 동안 소량씩 첨가하고 60 분 동안 2,000 내지 2,500 rpm의 속도로 고속교반하여 균일한 유화액을 제조하였다. 그리고, 별도의 교반기가 부착된 용기에 수용성키토산분말 9 중량%를 정제수 21 중량%에 완전히 용해한 키토산수용액을 유화기에 첨가하고 500 내지 1,000 rpm의 교반속도로 30분간 교반하여 저장안장성이 우수한 열감 기능성 조성물을 제조하였다.

실험예 1. 열감 기능성 조성물의 물성 확인

상기 실시예 1에 의하여 제조된 열감 기능성 조성물의 저장 안정성, 희석안정성, 용액의 pH 등의 물성을 측정하였으며, 결과는 다음에 각각 나타내었다.

[저장 안정성]

제조 직후의 열감 기능성 조성물과 이를 상온에서 12 개월 동안 방치한 후 육안으로 확인한 결과를 도 1에 나타내었으며, (A)는 제조직후의 조성물의 사진이고 (B)는 상온에서 1 년이 경과 시 조성물의 사진으로, 고액이 분리되지 않고 안정 한 액상을 유지함을 확인할 수 있다.

[희석 안정성]

열감 기능성 조성물을 3 중량%,5 중량%,7 중량%,10 중량% 등 각각으로 희석하여 희석성 및 희석 안정성을 24 시간 방치한 후 고액분리를 육안으로 확인한 결과, 모든 희석액이 고액 분리되거나 침전물을 형성되지 않았다. 또한, 물에 상기 열감 기능성 조성물을 희석하였을 때 쉽게 희석되므로 가공공정에서 사용이 더욱 용이할 것으로 판단된다.

[pH 측정]

열감 기능성 조성물을 pH 측정기(pH meter)를 이용하여 25 ℃ 에서 측정한 결과 pH 값은 평균 5.1이었다.

[피부에 대한 안정성]

열감 기능성 조성물의 피부에 대한 안정성을 패치법으로 측정하였다. 이때 사용된 열감 기능성 조성물을 10 내지 40 % 농도로 희석하여 측정하였으며, 농도가 30 % 일 때까지는 발적현상이 나타나지 않았다.

[발열성 확인]

열감 기능성 조성물을 7 % 농도로 희석하고, 이를 폴리에스테르 섬유 편물에 가공한 후 건조하였다. 건조된 편물로 제조된 상의를 10 분간 착의한 후 착의 전후의 체온의 변화를 측정하여 도 2와 도 3에 각각 나타내었다. 도 3에 의하면 체온이 평균 2 ℃ 상승된 것을 확인할 수 있다.

또한, 이를 ISO 6330 2000. 11B 규정에 의하여 30 ± 3 ℃ 조건, 약 사이클, 2 kg의 조건으로 연속 30회 세탁 및 망건조(WOB 세제 사용, 비온성 계면활성제 tween 80) 한 후 상기와 동일한 조건으로 온도 변화를 측정하였으며, 미도시되었지만 발열성이 유사하게 나타남을 확인하였다.

도 1은 본 발명의 열감 기능성 조성물의 저장 안정성 결과를 나타낸 것으로, (A)는 제조 직후의 사진이고, (B)는 1년간 저장 후 사진이다.

도 2는 본 발명의 열감 기능성 조성물이 적용되지 않은 원단으로 만든 옷을 착용하고 10 분 경과 후 신체 표면의 온도 분포를 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명의 열감 기능성 조성물이 적용된 원단으로 만든 옷을 착용하고 10 분 경과 후 신체 표면의 온도 분포를 나타낸 것이다.

Claims (7)

1. 캡사이신(capsaicin) 3.0 내지 20 중량%, 비이온성 계면활성제 3.5 내지 25 중량%, 실리콘 수지 10 내지 30 중량%, 키토산 분말 3 내지 15 중량% 및 잔량의 정제수를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열감 기능성 조성물.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 캡사이신은 천연식물에서 분리된 천연 캡사이신 또는 합성 캡사이신인 것을 특징으로 하는 열감 기능성 조성물.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 비이온성 계면활성제는 에테르형 계면활성제, 에스테르형 계면활성제 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 열감 기능성 조성물.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 비이온성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 알킬아릴에테르, 솔비탄 지방산 에스테르 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 열감 기능성 조성물.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 열감 기능성 조성물은 체액 중 수분과 반응하여 발열되는 것을 특징으로 하는 열감 기능성 조성물.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 열감 기능성 조성물은 갑각류 또는 균류에서 추출된 수용성 키틴, 수용성 키토산 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나를 포함하여 항균방취성이 부여된 것을 특징으로 하는 열감 기능성 조성물.
7. 청구항 1 내지 6 중에서 선택된 어느 하나의 열감 기능성 조성물을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 섬유 및 직물 가공용 열감 기능성 조성물.

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